En 2015, la técnica de manipulación de genes conocida como CRISPR-Cas9 captó la atención ferviente del mundo investigador —y del público en general— al crear exitosamente mosquitos resistentes a la malaria y beagles musculosos. Es algo revolucionario en la biología, con el potencial de crear cultivos que puedan alimentar el planeta y animales que protejan a los humanos de enfermedades y, posiblemente, curen enfermedades genéticas.
Es un tema tan de moda que el año pasado tres grupos diferentes de investigadores se embarcaron en estudios para ver si podían usar el CRISPR-Cas9 para resolver la distrofia muscular de Duchenne. Los tres usaron el mismo virus inocuo (el virus adeno-asociado, o VAA) para inyectar el sistema de edición de genes CRISPR-Cas9 en ratones vivos, en un intento de eliminar una de las mutaciones genéticas que se piensa es responsable de la DMD. Los tres proyectos de investigación fueron éxitos rotundos, con lo que montaron el escenario para curas con CRISPR.
CRISPR es un acrónimo en inglés de “repeticiones palindronómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas”. Hallado en muchos microorganismos, es un segmento de ADN que se repite a sí mismo, y entre las secciones repetidas, almacena fragmentos de ADN recabados de anteriores enemigos virales. Estos actúan como un sistema inmunológico rudimentario: cuando el microorganismo se cruza de nuevo con ese virus, su Cas (proteína asociada al CRISPR) entra en acción y ataca con mucha precisión al invasor desafortunado, haciendo jirones su ADN. Los científicos descubrieron que podían reorganizar el sistema CRISPR-Cas para dirigirlo a casi cualquier fragmento de ADN, permitiéndoles editar con precisión los genes de una célula. Los científicos que trabajaban en los estudios recientes de DMD usaron un sistema CRISPR-Cas9 modificado, con una proteína Cas9 más pulida capaz de encajarse dentro del VAA. El virus, orientado específicamente a infectar células musculares, luego pasaría el sistema al ADN de esas células. El objetivo: una de las regiones del ADN que contienen instrucciones para hacer la proteína distrofina.
La distrofina, que asegura la estabilidad muscular, se piensa que es una de las claves de la DMD, un desorden genético que afecta aproximadamente uno de cada 5600 a 7700 hombres, de edades entre cinco y veinticuatro años, en Estados Unidos (la distrofia muscular describe cierta cantidad de padecimientos que resultan en la degradación progresiva de músculos en todo el cuerpo; la DMD es la más severa y mejor conocida). En las personas afectadas por DMD, la producción de distrofina cesa. Los pacientes de DMD —casi siempre muchachos, ya que el gen responsable se halla en el cromosoma X y las niñas pueden vivir sanamente con una versión mutada y una copia normal— tienen una expectativa de vida en promedio de veinticinco años, gracias en gran medida al deterioro cardiaco y el músculo esquelético. Invariablemente pierden la capacidad de caminar mucho antes de ello.
Sin embargo, si un tratamiento pudiera hacer arrancar la producción de distrofina en un paciente de DMD a incluso 20 o 30 por ciento del nivel hallado en individuos sanos, se cree que podrían llevar una vida sin síntomas. Incluso un aumento de 4 por ciento en la distrofina —la cual pondría a los pacientes de DMD en los niveles vistos en personas que padecen de formas menos severas de distrofia muscular— podría añadir años a sus vidas, junto con menos daño cardiaco y menos síntomas generales.
En los tres estudios con ratones —todos publicados en la revista Sciencea finales de 2015— los investigadores trataron de suprimir el exón 23, uno de los 79 exones, o porciones de codificación del ADN, en el gen de la distrofina. La meta era darle al gen la capacidad de crear una versión “truncada” pero funcional de la distrofina.
El primer estudio, encabezado por Christopher Nelson de la Universidad Duke, halló que inyectar el software de edición CRISPR en la pata inferior de los sujetos ratones llevó a la supresión del exón 23 en 2 por ciento de las células musculares afectadas; ello a su vez restauró los niveles de distrofina en alrededor de 8 por ciento de la producción normal. La “cura” duró alrededor de seis meses. Un segundo estudio de un equipo encabezado por Amy Wagers en Harvard usó marcadores fluorescentes para rastrear mejor el mismo proceso de edición de genes. Ellos hallaron mejoras similares en las células musculares infectadas directamente por el virus y, más crucial, también evidencia de la supresión del exón 23 en las células satélite cercanas. Estas células satélite actúan como células madre musculares, según Wagers.
“Si la edición de genes no ocurriera en las células satélite, entonces cada vez que el músculo se dañara y las células satélite se activaran para contribuir en la reparación muscular, los nuevos núcleos añadidos a las fibras todavía contendrían la mutación original de DMD, la cual no produce una proteína distrofina funcional”, dice Wagers.
En otras palabras, resulta que esta terapia CRISPR en realidad puede “crear una reserva de células regenerativas” que continúen proveyendo distrofina por largos periodos de tiempo. Ello es una ventaja decisiva sobre otros tratamientos genéticos potenciales que pudieran reparar la mutación específica de DMD en una persona, pero posiblemente necesitarían aplicarse con regularidad. “El beneficio de la edición de genes sobre otras técnicas de terapia genética es que puede corregir permanentemente el ‘defecto’ en un gen en vez de sólo añadir transitoriamente uno ‘funcional’”, dice Chengzu Long, autor principal del tercer estudio e investigador en la Universidad Southwestern de Texas (UTS).
Un experimento previo encabezado por Long demostró que una técnica similar, realizada en embriones de ratones, eliminaría el exón 23 en 80 por ciento de los ratones finalmente paridos a partir de los embriones. Pero lo que hace a su trabajo reciente (y a los otros dos estudios) especialmente promisorio es que esta es la primera vez en que el CRISPR se ha usado exitosamente para tratar una enfermedad genética en animales vivos, y por lo tanto, sin alterar las células reproductivas.
Aun cuando los embriones con edición de genes y mutaciones genéticas han aparecido cierta cantidad de veces en años recientes, muchos en la comunidad investigadora, y en otras partes, sienten que cruzaría barreras éticas, potencialmente abriendo la puerta para todo tipo de preguntas sobre embriones humanos genéticamente modificados (¿Los padres serían capaces de prevenir desórdenes cromosómicos como el síndrome de Down, por ejemplo? O llevándolo todavía más allá, ¿serían capaces de elegir la estatura y el color de ojos de su futuro hijo?). Por otra parte, el método actual algún día podría permitir el tratamiento de quienes ya han desarrollado DMD u otros desórdenes genéticos, y evitar cualquier debate ético.
“Una razón por la que nos hemos enfocado en compartir la tecnología CRISPR de edición de genes tan ampliamente es porque tiene un potencial tan enorme para mejorar la salud humana”, dijo Feng Zheng, investigador del MIT y uno de los primeros en usar el CRISPR en el laboratorio. “Estudios como este validan todavía más el impacto que la edición del genoma CRISPR puede tener en la investigación médica”.
Por supuesto, hay muchos más obstáculos. Por ejemplo, ninguno de los métodos actuales de transmisión puede pasar la barrera hematoencefálica, evitando la restauración de la distrofina en el cerebro. Charles Gersbach, uno de los coautores de Nelson e investigador de la Universidad Duke, dice que su equipo continuará optimizando la técnica y luego la ampliará a animales más grandes. Estos estudios probarán la seguridad de la cura CRISPR. “Esto probablemente tome años”, dice Gersbach, “pero si tiene éxito, entonces podrían imaginarse pruebas clínicas en el futuro cercano”.
Pero la comunidad investigadora está tan contenta con el CRISPR al momento que todo ello podría suceder más rápido de lo que Gersbach espera. “Pienso que vamos a ver movimientos rápidos en el campo en 2016”, dice Jennifer Doudna, otra pionera del CRISPR, quien está en la Universidad de California, campus Berkeley. También hay mucho dinero canalizado al CRISPR: por ejemplo, el grupo de Long en la UTS recibió recientemente una subvención por cinco años de 7.8 millones de dólares de los Institutos Nacionales de Salud para abrir un centro de investigación dedicado a convertir los “descubrimientos científicos y desarrollos tecnológicos en tratamientos noveles para la distrofia muscular”.
La DMD también podría ser sólo el comienzo. El CRISPR se está probando para abordar todo, desde el cáncer hasta la enfermedad cardiaca congénita, y los investigadores están descubriendo nuevas proteínas Cas que podrían ampliar todavía más la capacidad de la técnica de edición de genes.
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Publicado en cooperación con Newsweek/ Published in cooperation with Newsweek